CN112899031A - 降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤化工领域，公开了一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法及降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的煤气化装置，该方法包括：将煤粉或水煤浆通入气化炉中，同时将二氧化碳产品气经所述气化炉的炉膛测压点引压管引入所述气化炉进行煤气化，得到氨和氢氰酸含量降低的煤气化气。

Description

降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法及装置
技术领域
本发明涉及煤化工领域，具体涉及一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法及装置。
背景技术
低温甲醇洗工艺具有气体净化度高，选择性强，节约能耗等优点而被很多化工厂用于脱除变换气中的氨和酸性气体。但在实际生产过程中，低温甲醇洗由于贫甲醇中氨含量高而造成净化气中硫超标的问题一直困扰着很多化工厂高负荷稳定运行。
实际生产过程中，低温甲醇洗系统存在多种产生氨的来源，例如气化装置和产生的粗水煤气。
另外，由于煤炭在气化炉中燃烧的过程中除产生氨以外还有甲烷产生，在煤炭中存在的重金属的催化作用下，甲烷与氨反应会生成氢氰酸，因此，随着氨含量的增加，生成的氢氰酸的含量也会相应地增加。氢氰酸随着粗水煤气进入变换装置及低温甲醇洗装置，从而对设备产生腐蚀，严重影响设备的使用寿命。
此外，粗水煤气中未反应的氮气随着净化气进入甲醇合成装置后，由于氮气不能参加甲醇合成反应，从而造成甲醇合成回路的压力升高，增加了惰性气体的排放量，此时回路中的有效气也会有一部分随之排放，造成有效气体的浪费。
针对现有技术存在的上述问题，需要寻求一种可有效降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服煤气化系统中产生氨和氢氰酸的问题，提供了一种降低煤气化工艺煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法及装置。该方法可有效降低煤气化工艺煤气化气中氨和氢氰酸含量，同时还具有工艺步骤简单的优势。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法，该方法包括：将煤粉或水煤浆通入气化炉中，同时将二氧化碳产品气经所述气化炉的炉膛测压点引压管引入所述气化炉进行煤气化，得到氨和氢氰酸含量降低的煤气化气。
本发明第二方面提供一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的煤气化装置，包括气化炉和设置在所述气化炉的炉膛测压点引压管上的二氧化碳引入单元，所述二氧化碳引入单元包括二氧化碳分离罐、往复式压缩机、冷却器以及截止阀。
通过本发明的方法，采用经过精制的二氧化碳产品气代替气化炉炉膛测压点引压管中的冷流氮气，减少了氨在低温甲醇洗系统中的累积量，提高低温甲醇洗酸性气脱除效率；降低氢氰酸造成的设备腐蚀，延长设备的使用寿命；同时还提高了甲醇合成装置有效气体的利用率。另外，二氧化碳产品气在净化装置经过精制，脱除了其中的一氧化碳，氢气，硫化氢等可燃性气体，确保了其在输送及使用过程中的安全性。
附图说明
图1是本发明一种优选的具体实施方式的降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法的装置及流程示意图。
附图标记说明
1：二氧化碳分离罐；2：往复式压缩机；3：冷却器；4：气化炉炉膛测压点引压管；5、气化炉。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如图1所示本发明提供的一种具体实施方式，本发明第一方面提供了一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法，该方法包括：将煤粉或水煤浆通入气化炉中5，同时将二氧化碳产品气经所述气化炉的炉膛测压点引压管4引入所述气化炉5进行煤气化，得到氨和氢氰酸含量降低的煤气化气。
本发明中，为了保证气化炉5内处于较稳定的气化状态，优选情况下，所述二氧化碳产品气进入所述气化炉的炉膛测压点引压管4之前需要达到特定的压力和温度。
根据本发明优选的一种实施方式，所述二氧化碳产品气的压力可以为7-15MPa，更优选为8-12MPa。
根据本发明优选的一种实施方式，所述二氧化碳产品气的温度为25-50℃，优选为30-45℃。
本发明的一种具体实施方式，所述二氧化碳产品气来自于低温甲醇洗富集而得的二氧化碳气体，其中，对所述低温甲醇洗富集二氧化碳气体的方法没有特别的限定，可以参照本领常规的方式进行，例如可以通过低温甲醇洗含有大量二氧化碳的冷甲醇在0.2-0.3MPa下进行闪蒸。
根据本发明的一种具体实施方式，该方法还包括：所述二氧化碳气体经甲醇分离、压缩和冷却，得到所述二氧化碳产品气。
本发明中，所述甲醇分离是为了除去低温甲醇洗富集得到的二氧化碳气体中携带的甲醇，经所述甲醇分离后，所述二氧化气体中甲醇的含量不高于0.019体积％。
本发明中，所述压缩和冷却的步骤是为了使所述二氧化碳产品气进入所述气化炉的炉膛测压点引压管4之前达到所需的压力和温度。
根据本发明优选的实施方式，在所述二氧化碳气体进行甲醇分离之前，还包括对所述低温甲醇洗富集而得的二氧化碳气体进行精制处理，以脱除其中包含的一氧化碳、氢气以及硫化氢等可燃性气体，以更好地保证所述二氧化碳气体在输送过程中的安全性，其中，所述精制处理没有特别的限定，可以参照本领域常规的方式进行，例如可以将二氧化碳气体先经过水洗塔进行洗涤。
根据本发明的一种具体实施方式，在所述二氧化碳产品气进入所述气化炉的炉膛测压点引压管4之前，进入所述气化炉的炉膛测压点引压管4的气体为冷流氮气，当二氧化碳产品气达到进入所述气化炉的炉膛测压点引压管4的压力和温度时，开始由冷流氮气切换为所述二氧化碳产品气。
本发明中，优选地，为了保证整个系统运行的稳定性，随着低温甲醇洗的正常运行，当所述往复式压缩机2出口的压力高于12MPa时，开始由冷流氮气切换二氧化碳产品气。
根据本发明的一种实施方式，进入所述气化炉的炉膛测压点引压管4的二氧化碳产品气的气体量优选为2-8Nm3/h。
本发明第二方面提供一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的煤气化装置，包括气化炉5和设置在所述气化炉的炉膛测压点引压管4上的二氧化碳引入单元，所述二氧化碳引入单元包括二氧化碳分离罐1、往复式压缩机2、冷却器3以及截止阀。
根据本发明的一种具体实施方式，所述二氧化碳分离罐1用于分离从低温甲醇洗富集而得的二氧化碳气体中携带的甲醇；优选地，所述二氧化碳分离罐1顶部设有出口，用于输出分离出甲醇的二氧化碳气体，罐体设有进口，用于二氧化碳气体进入罐体。
根据本发明的一种具体实施方式，所述往复式压缩机2连通二氧化碳分离罐1和冷却器3，用于将所述二氧化碳分离罐1得到的二氧化碳气体进行加压，达到进入气化炉炉膛测压点引压管4的压力；优选地，所述往复式压缩机2为多级压缩机。
根据本发明的一种具体实施方式，所述冷却器3连通往复式压缩机2和截止阀，用于将来自所述往复式压缩机2的二氧化碳气体进行冷却，达到进入气化炉炉膛测压点引压管4的温度；优选地，所述述冷却器3为列管式换热器或浮头式换热器，该换热器主要采用循环水对压缩的二氧化碳产品气进行冷却。
根据本发明的一种具体实施方式，所述截止阀设置在冷却器3和所述气化炉的炉膛测压点引压管4的入口之间，其中，截止阀可以为2个或多个，优选为2个。
根据本发明的一种具体实施方式，所述装置还包括与二氧化碳分离罐1连通的低温甲醇洗单元的二氧化碳水洗塔；其中，所述二氧化碳水洗塔包括：洗涤水入口，塔底含甲醇废水泵，二氧化碳气体入口及二氧化碳出口。
优选地，所述二氧化碳分离罐1与低温甲醇洗单元之间还可以包括二氧化碳气体精制设备。
根据本发明的一种具体实施方式，所述装置还包括设置在所述气化炉的炉膛测压点引压管4和所述二氧化碳引入单元之间的冷流氮引入装置，其中冷流氮引入单元上设置有氮压机和冷流氮气截止阀，所述冷流氮气截止阀可以为2个或多个，优选为2个。
本发明中，所述低温甲醇洗单元、二氧化碳气体精制、冷流氮引入单元的氮压机和冷流氮气截止阀等，本发明对此不做特别的研究，因此，没有在附图1中示出。
按照一种优选的具体实施方式，结合图1，本发明的降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法在本发明的降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的煤气化装置中的使用具体包括以下流程：
将煤粉通入气化炉5进行煤气化反应，随着煤气化反应以及低温甲醇洗单元的正常运行，打开二氧化碳气体精致设备，除去低温甲醇洗单元富集得到的二氧化碳气体中的一氧化碳、氢气、硫化氢等可燃性气体，随后二氧化碳气体流经二氧化碳分离罐1进行甲醇分离、然后经往复式压缩机2进行压缩、经冷却器3进行冷却，使二氧化碳气体的压力和温度分别达到7-15MPa、25-50℃后，关闭氮气截止阀，打开二氧化碳引入单元的截止阀，将进入气化炉的炉膛测压点引压管4冷流氮气切换为二氧化碳产品气，进入气化炉的炉膛测压点引压管4的二氧化碳产品气的气体流量为2-8Nm3/h，气化炉5炉膛的压力为6-8MPa，检测最终煤气化气中氨和氢氰酸的含量。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将煤粉通入气化炉5进行煤气化反应，随着煤气化反应以及低温甲醇洗单元的正常运行，打开二氧化碳气体精致设备，除去低温甲醇洗单元富集得到的二氧化碳气体中的一氧化碳、氢气、硫化氢等可燃性气体，随后二氧化碳气体流经二氧化碳分离罐1进行甲醇分离、然后经往复式压缩机2进行压缩、经冷却器3进行冷却，使二氧化碳气体的压力和温度分别达到12MPa、40℃后，关闭氮气截止阀，打开二氧化碳引入单元的截止阀，将进入气化炉的炉膛测压点引压管4冷流氮气切换为二氧化碳产品气，进入气化炉的炉膛测压点引压管4的二氧化碳产品气的气体流量为8Nm3/h，气化炉5炉膛的压力为6.5MPa，检测最终煤气化气中氨和氢氰酸的含量分别为0.01mol％和0.0037mol％。
对比例1
按照实施例1的方式进行，不同的是，所述煤气化装置不设置二氧化碳产品气引入单元，冷流氮气经所述气化炉的炉膛测压点引压管4引入所述气化炉5进行煤气化。
检测最终煤气化气中氨和氢氰酸的含量分别为0.02mol％和0.0069mol％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的方法，该方法包括：将煤粉或水煤浆通入气化炉中，同时将二氧化碳产品气经所述气化炉的炉膛测压点引压管引入所述气化炉进行煤气化，得到氨和氢氰酸含量降低的煤气化气。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述二氧化碳产品气的压力为7-15MPa，优选为8-12MPa。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述二氧化碳产品气的温度为25-50℃，优选为30-45℃。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述二氧化碳产品气来自低温甲醇洗富集而得的二氧化碳气体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，该方法还包括：所述二氧化碳气体经甲醇分离、压缩和冷却，得到所述二氧化碳产品气。
6.一种降低煤气化气中氨和氢氰酸含量的煤气化装置，包括气化炉(5)和设置在所述气化炉的炉膛测压点引压管(4)上的二氧化碳引入单元，所述二氧化碳引入单元包括二氧化碳分离罐(1)、往复式压缩机(2)、冷却器(3)以及截止阀。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述二氧化碳分离罐(1)用于分离从低温甲醇洗富集而得的二氧化碳气体中携带的甲醇。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其中，所述往复式压缩机(2)连通二氧化碳分离罐(1)和冷却器(3)，用于将所述二氧化碳分离罐得到的二氧化碳气体进行加压，达到进入气化炉炉膛测压点引压管(4)的压力。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其中，所述冷却器(3)连通往复式压缩机(2)和截止阀，用于将来自所述往复式压缩机(2)的二氧化碳气体进行冷却，达到进入气化炉炉膛测压点引压管(4)的温度。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的装置，其中，所述截止阀设置在冷却器(3)和所述气化炉的炉膛测压点引压管(4)的入口之间。
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